Grupa VA

Grupa VA

In aceasta grupa sunt cuprinse elementele azot (N), fosfor (P), arsen (As), stibiu (Sb), bismut (Bi). Ultimul strat contine cinci electroni, avand configuratia ns²np³. Starea de oxidare maxima este V+ si se manifesta rar, numai in cazul unor derivati halogenati de forma EX₅ (E = element). Atomii elementelor din aceasta grupa nu formeaza combinatii ionice, putand exista in solutie numai cationi Sb³⁺ si Bi³⁺, deoarece in cazul acestor doua elemente (elemente grele) se manifesta fenomenul de ecranare a nucleului, datorat numarului mare de straturi electronice.

Pozitia elementelor din grupa VA in raport cu gazele rare nu permite, in general, manifestarea tendintei de a forma ioni negativi, deoarece repulsia datorata electronilor atomilor este atat de mare, incat nucleul nu mai poate atrage alti trei electroni necesari completarii invelisului electronic exterior. Ionii N^3-, P^3-, As^3- exista numai in stare solida in unele azoturi, fosfuri si arseniuri metalice, combinatii care in solutie hidrolizeaza:

Mg₃N₂ + 6H₂O = 3Mg(OH)₂ + 2NH₃

Co₃P₂ + 6H₂O = 3Co(OH)₂ + 2PH₃

Atomii elementelor din aceasta grupa au tendinta de a forma legaturi covalente, cu participarea celor trei electroni p de valenta.

Prezenta perechii de electroni neparticipanti determina capacitatea elementelor din aceasta grupa de a realiza legaturi coordinative, avand rol de donori de electroni, proprietate mai accentuata in cazul azotului.

Azotul, singurul element gazos din grupa, se deosebeste de celelalte elemente ale grupei, deoarece poate sa formeze compusi in toate starile de oxidare de la 1 la 5, in stare hibridizata poate realiza legaturi duble sau triple. Capacitatea de a forma legaturi triple explica existenta moleculelor N₂, spre deosebire de celelalte elemente ale grupei, care exista ca agregate mari ce contin legaturi simple. Azotul nu prezinta modificatii alotropice, in timp ce fosforul, arsenul si stibiul, in stare solida, prezinta multe astfel de modificatii. Bismutul in stare solida are structura metalica.

In grupa, odata cu cresterea numarului de ordine, cresc densitatea, punctul de topire, punctul de fierbere, raza atomica, raza ionica. Electronegativitatea scade in grupa de la azot la bismut.

In urma reactiei cu hidrogenul, elementele grupei VA formeaza combinatii de tipul EH₃ (hidruri). La atomul central exista o pereche de electroni neparticipanti, care poate coordina H⁺, rezultand ioni oniu (NH₄⁺, PH₄⁺). Bazicitatea hidrurilor scade in grupa de la azot la arsen.

Reactia cu oxigenul a elementelor grupei conduce la obtinerea de anhidride, combinatii de tipul:

4E + 3O₂ = 2E₂O₃

4E + 5O₂ = 2E₂O₅

Prin reactia anhidridelor cu apa rezulta acizi:

E₂O₃ + H₂O = 2HEO₂

E₂O₅ + H₂O = 2HEO₃

In cazul azotului, anhidridele azotoasa (N₂O₃) si azotica (N₂O₅) reactioneaza cu apa, rezultand acid azotos (HNO₂) si acid azotic (HNO₃). Oxiacizii in care elementele se afla in stare de oxidare 3 sunt agenti reducatori, a caror stabilitate scade de la azot la arsen. In stare de oxidare 5, oxoacizii sunt oxidanti, taria lor diminuand de la azot la arsen. In oxizii sau oxiacizii sai, azotul are numarul maxim de coordinatie 3 (HNO₃). Fata de hidrogen si radicali organici, in saruri de amoniu sau tetraalchilamoniu, numarul maxim de coordinatie al azotului este 4.

Elementele fosfor si arsen prezinta in oxiacizii lor numar de coordinatie 4 (H₃PO₄, As₃PO₄).

Odata cu cresterea numarului atomic, caracterul nemetalic scade odata cu scaderea caracterului acid al oxizilor. Astfel, N₂O₃ si P₂O₃ sunt anhidride, As₂O₃ si Sb₂O₃ au caracter amfoter, iar Bi₂O₃ are caracter bazic.

Azotul este un element esential in organismele vii, deoarece intra in alcatuirea aminoacizilor, unitati structurale fundamentale ale moleculelor de proteine si acizilor nucleici, macromolecule biochimice care transporta informatia genetica.

In organismele vegetale, azotul este al patrulea element mineral ca abundenta si unul dintre cele mai importante ca implicare in nutritia minerala. El intra in structura proteinelor citoplasmatice, a proteinelor membranare, a proteinelor de rezerva, a enzimelor, a acizilor nucleici, a clorofilelor etc. In metabolismul vegetal, azotul este implicat in biosinteza proteinelor, care se realizeaza in citoplasma, cloroplaste si mitocondrii. Procesele de crestere si dezvoltare ale organismelor vegetale se desfasoara in conditii normale, daca azotul se afla in raport optim cu fosforul si potasiul.

Azotul molecular din atmosfera nu poate fi utilizat direct de organismele vii. El trebuie transformat in compusi utilizabili sau fixat pentru a putea fi folosit. Transformarile azotului si compusilor sai in natura se realizeaza printr-un proces biochimic ciclic, denumit ciclul azotului.

Fosforul este un alt element al grupei, important pentru cresterea si dezvoltarea organismelor vii. Contrar celorlalte elemente, cum ar fi azotul sau carbonul, fosforul nu se gaseste decat in sol. Atat fosforul organic, cat si cel mineral sunt insolubili. Solubilizarea este realizata de fosfataze, enzime prezente in radacini, sau prin intermediul microorganismelor care excreta acizi organici sau chelati. Sub forma de fosfati, fosforul este preluat din sol de catre plante, translocat prin tulpini si depozitat in organele tinere si seminte. De la plante, fosforul este preluat de animale.

Fosforul este un element de importanta vitala pentru metabolismul celular al tuturor formelor de viata. Sub forma de anion fosfat, intra in constitutia nucleotidelor, acizilor nucleici si altor biomolecule simple sau complexe. Celulele vii utilizeaza fosforul pentru transferul energiei celulare de la procese exergonice la procese endergonice, prin intermediul acidului adenozin trifosforic (ATP) care capteaza, pastreaza si transporta energia libera (in procese de fosforilare oxidativa, glicoliza sau fotofosforilare). De asemenea, fosforul intra in structura fosfolipidelor, componenti structurali principali ai membranelor celulare. Fosforul este recunoscut, de asemenea, pentru participarea sa la mentinerea echilibrului acido- bazic al organismului.

In plus, in cazul plantelor, acest element stimuleaza procesele de inflorire, fructificare, maturare a fructelor etc.

Anionii fosfat si unii esteri ai acidului fosforic sunt prezenti in toate celulele animale, fiind absolut necesari desfasurarii normale a proceselor metabolice. Anionii fosfat reprezinta constituenti minerali ai tesutului osos (sub forma de fosfati de calciu), exista in tesutul muscular al vertebratelor, fiind implicati, de asemenea, in sistemul tampon sanguin. Compusii cu fosfor trivalent sunt toxici pentru organismul animal.

Arsenul se gaseste in cantitati mici in toate tesuturile animale si vegetale. In stare de oxidare III, arsenul este toxic pentru organismul animal.